(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間間隔を示す基準タイミング信号と、前記基準タイミング信号に対応する基準時刻を示す基準時刻情報と、を取得する取得部と、
クロック周波数を有する内部クロック信号を生成するクロック生成部と、
前記内部クロック信号に基づいて、前記所定の時間間隔を示す内部タイミング信号と前記内部タイミング信号に対応する内部時刻を示す内部時刻情報とを生成する時刻情報生成部と、
前記基準タイミング信号と前記内部タイミング信号、及び、前記基準時刻情報と前記内部時刻情報を比較することにより、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の進み又は遅れを検出し、且つ、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の位相の進み量又は遅れ量を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記クロック周波数を調整する調整部とを備え、
前記クロック生成部は、制御値に応じたクロック周波数を有する内部クロック信号を生成し、
前記調整部は、前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記制御値の基準値に所定値を加減することによって、前記クロック周波数を調整し、更に、前記検出部によって検出された前記位相の進み量又は遅れ量の変化量の統計をとり、統計値が所定範囲に含まれない場合に、前記基準値を補正する、
タイミング同期装置。
【請求項２】
所定の時間間隔を示す基準タイミング信号と、前記基準タイミング信号に対応する基準時刻を示す基準時刻情報と、を取得する取得部と、
第１のクロック周波数を有する第１の内部クロック信号を生成する第１のクロック生成部と、
前記第１の内部クロック信号に基づいて、前記所定の時間間隔を示す内部タイミング信号と前記内部タイミング信号に対応する内部時刻を示す内部時刻情報とを生成する第１の時刻情報生成部と、
前記基準タイミング信号と前記内部タイミング信号、及び、前記基準時刻情報と前記内部時刻情報を比較することにより、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング
信号の進み又は遅れを検出し、且つ、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の位相の進み量又は遅れ量を検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部によって検出された前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記第１のクロック周波数を調整する第１の調整部と、
を含む運用系クロック部と、
第２のクロック周波数を有する第２の内部クロック信号を生成する第２のクロック生成部と、
前記基準タイミング信号と前記内部タイミング信号、及び、前記基準時刻情報と前記内部時刻情報とを比較することにより、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の進み又は遅れを検出し、且つ、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の位相の進み量又は遅れ量を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部によって検出された前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記第２のクロック生成部によって前記第２の内部クロック信号を生成するために用いられる前記第２のクロック周波数を調整する第２の調整部と、
を含む待機系クロック部と、
を備え、
前記第１のクロック生成部は、制御値に応じた第１のクロック周波数を有する第１の内部クロック信号を生成し、
前記第１の調整部は、前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記制御値の基準値に所定値を加減することによって、前記第１のクロック周波数を調整し、更に、前記第１の検出部によって検出された前記位相の進み量又は遅れ量の変化量の統計をとり、統計値が所定範囲に含まれない場合に、前記基準値を補正する、
タイミング同期装置。
【請求項３】
所定の時間間隔を示す基準タイミング信号と、前記基準タイミング信号に対応する基準時刻を示す基準時刻情報と、を取得し、
クロック周波数で内部クロック信号を生成し、
前記内部クロック信号に基づいて、前記所定の時間間隔を示す内部タイミング信号と前記内部タイミング信号に対応する内部時刻を示す内部時刻情報とを生成し、
前記基準タイミング信号と前記内部タイミング信号、及び、前記基準時刻情報と前記内部時刻情報を比較することにより、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の進み又は遅れを検出し、且つ、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の位相の進み量又は遅れ量を検出し、
前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記クロック周波数を調整し、
前記内部クロック信号を生成する処理は、制御値に応じたクロック周波数を有する内部クロック信号を生成し、
前記クロック周波数を調整する処理は、前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記制御値の基準値に所定値を加減することによって、前記クロック周波数を調整し、更に、前記内部タイミング信号の位相の進み量又は遅れ量を検出する処理によって検出された前記位相の進み量又は遅れ量の変化量の統計をとり、統計値が所定範囲に含まれない場合に、前記基準値を補正する、
タイミング同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準タイミングに同期したシステムタイミングを生成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線基地局間の無線信号の出力タイミングを一致させるために、無線基地局間でタイミングフレームの同期化が行われる。タイミングフレームの同期化には、例えば、ＧＰＳ（Global positioning system）受信機から取得され、１秒の間隔を通知する、１ＰＰＳ（Pulse Per Second）信号が用いられる。ＧＰＳ受信機からの１ＰＰＳ信号の他に、ＩＥＥ
Ｅ１５８８  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＴＰ）の１秒間隔を知らせるための信号が用いられることもある。以降、ＧＰＳ衛星から送信される信号を総称して、ＧＰＳ信号と称する。
【０００３】
例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）において、ＧＰＳ信号を使用して無線基地局
装置間における無線フレーム同期や無線周波数同期を行う場合には、以下のような問題がある。
【０００４】
例えば、ＧＰＳ衛星の軌道、天候の影響、又はＧＰＳアンテナの故障などによって、無線基地局装置がＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を捕捉できない状態になることがある。ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を捕捉できない状態になると、無線基地局装置は、自装置内に具備される高精度発振器を使用して生成されたクロックを用いて無線信号を出力するなどの処理を行う。無線基地局装置が自装置内に具備される高精度発振器を使用して生成されたクロックを用いて動作することは、以降、「自走する」と称される。高精度発振器には、例えば、水晶発振器がある。
【０００５】
無線基地局装置が自走する場合には、無線基地局装置が生成するクロックの精度は高精度発振器の精度に依存するため、時間の経過とともに生成クロックのタイミングがＧＰＳ信号のタイミングからずれていくことになる。そうすると、無線基地局装置間で無線信号の出力タイミングがずれてしまう場合がある。そこで、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を捕捉できない状態（ＧＰＳ衛星未捕捉状態）がしばらく継続したのちに、再びＧＰＳ信号を捕捉し始めた場合には、無線基地局装置は、時間の経過とともにずれてしまったＧＰＳ信号と自装置の生成クロックとのタイミング位相を修正する必要がある。以降、無線基地局装置がＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を捕捉できない状態は「ＧＰＳ衛星未捕捉状態」、又は単に「ＧＰＳ未捕捉状態」と称される。また、無線基地局装置がＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を捕捉している状態は「ＧＰＳ衛星捕捉状態」、又は、単に「ＧＰＳ捕捉状態」と称される。
【０００６】
タイミング位相を修正する方法の一つに、例えば、ＧＰＳ信号と位相が合うように無線基地局装置の生成クロックのクロック周波数を変動させ、徐々にフレーム位置を合わせる方法がある。この場合、ＤＰＬＬ（Digital Phase Locked Loop）やＡＰＬＬ（Analog PLL）を用いて、ＧＰＳ信号と生成クロックとの位相比較をし、生成クロックのクロック周
波数を変動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５２２８０号公報
【特許文献２】特開２０００−４１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＤＰＬＬやＡＰＬＬが用いられる場合には、ＧＰＳ信号に対して生成クロックが進んでいるのか遅れているのかは判定されずに近い方に位相が合わせられることによって位相合わせが行われる。ＧＰＳ衛星未捕捉状態が継続する時間の経過とともに位相のずれは大きくなり、位相差が大きいとＰＬＬでのクロック周波数の変動も大きくなるため、クロック周波数が無線周波数精度の範囲を超えて変動してしまう可能性がある。無線周波数精度は、例えば、ＬＴＥが規定されている３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）においては、基準周波数±０．０５ｐｐｍ（Parts Per Million）と規定さ
れている。
【０００９】
本発明の一態様は、基準タイミング信号に自装置の内部タイミング信号を正確に同期させるタイミング同期装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様の一つは、タイミング同期装置である。このタイミング同期装置は、
所定の時間間隔を示す基準タイミング信号と、前記基準タイミング信号に対応する基準時刻を示す基準時刻情報と、を取得する取得部と、
クロック周波数を有する内部クロック信号を生成するクロック生成部と、
前記内部クロック信号に基づいて、前記所定の時間間隔を示す内部タイミング信号と前記内部タイミング信号に対応する時刻を示す内部時刻情報とを生成する時刻情報生成部と、
前記基準タイミング信号と前記内部タイミング信号、及び、前記基準時刻情報と前記内部時刻情報を比較することにより、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の進み又は遅れを検出し、且つ、前記基準タイミング信号に対する前記内部タイミング信号の位相の進み量又は遅れ量を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記位相の進み量又は遅れ量に応じて前記クロック周波数を調整する調整部と、
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
開示のタイミング同期装置によれば、基準タイミング信号に自装置の内部タイミング信号を同期させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無線基地局装置の構成例を示す図である。
【図２】タイミング同期装置の構成例を示す図である。
【図３】クローズドループで動作するタイミング同期装置の例を示す図である。
【図４】オープンループで動作するタイミング同期装置の例を示す図である。
【図５Ａ】１秒基準カウンタ信号がＰＰＳ信号よりも進んでいる場合の、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との比較の例を示す図である。
【図５Ｂ】ＰＰＳ信号が１秒基準カウンタ信号よりも進んでいる場合の、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との比較の例を示す図である
【図６】時刻位相比較部の処理フローの例を示す図である。
【図７】位相調整処理における、クロック周波数の変動の例である。
【図８Ａ】制御値設定部の処理フローの例を示す図である。
【図８Ｂ】制御値設定部の処理フローの例を示す図である。
【図９】制御値設定部が実行するＤＤＳＴＷ値平均処理のフローの例を示す図である。
【図１０】制御値設定部が実行する位相変化確認統計処理のフローの例を示す図である。
【図１１】第２実施形態のタイミング同期装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１４】
＜第１実施形態＞
タイミング同期装置は、例えば、無線基地局装置内に備えられ、外部装置からの基準クロック信号に基づいて所定の時間間隔を示す基準タイミング信号に無線基地局装置内で生成される内部タイミング信号を同期させる。基準タイミング信号は、例えば、ＧＰＳ受信機から受信する１ＰＰＳ信号などである。ＧＰＳ衛星からの信号の他に、ＰＴＰで用いられる信号などもある。第１実施形態では、タイミング同期装置は、ＧＰＳ衛星からのクロック信号、時刻等に自装置内で生成されるクロック信号、時刻等を同期させる。
【００１５】
＜＜装置構成＞＞
図１は、無線基地局装置の構成例を示す図である。無線基地局装置５００は、無線機制御局（REC:Radio Equipment Controller）５１０と、無線機(RE:Radio Equipment)５２０とを有する。
【００１６】
無線機制御局５１０は、局間伝送路インタフェース部（HWY:HighWaY）５１１，レイヤ
２スイッチ部（L2SW:Layer 2 SWitch）５１２，ベースバンド部（BB:Base Band）５１３
，制御部(CNT:CoNTroller)５１４，ＧＰＳ受信機５１５，及びクロックタイミング部（CLK Timing:CLocK Timing）５１６を含む。
【００１７】
局間伝送路インタフェース部５１１は、他の無線基地局装置と接続する有線伝送路のインタフェースである。レイヤ２スイッチ部５１２は、局間伝送路インタフェース部５１１，ベースバンド部５１３，及び制御部５１４間のデータのやり取りの中継をする。
【００１８】
ベースバンド部５１３は、送信データの誤り訂正符号化，フレーム化，データ変調等を行う。また、ベースバンド部５１３は、受信信号の誤り訂正復号化，データの多重分離などのベースバンド信号処理を行う。
【００１９】
制御部５１４は、他の基地局装置や上位の装置と制御信号の送受信を行い、無線回線管理，無線回線の設定，開放などを行う。
【００２０】
ＧＰＳ受信機５１５は、ＧＰＳ衛星から送信されるクロック信号や時刻情報等を受信する。また、ＧＰＳ衛星から送信されたクロック信号に基づいて、例えば、１秒の時間間隔を示す１ＰＰＳ信号を生成する。
【００２１】
クロックタイミング部５１６は、ＧＰＳ受信機５１５から受信されるクロック信号，１ＰＰＳ信号，時刻情報等を用いて、装置内で使用されるクロック信号や無線フレームの送受信のタイミングを生成する。
【００２２】
無線機５２０は、送受信部（TRX:Transmitter and Receiver）５２１，送信用パワーアンプ部（T-PA:Transmitter-Power Amplifier）５２２，送受切り替え部（DUPlexer）５２３，及び低雑音増幅部（LNA:Low Noise Amplifier）５２４を含む。
【００２３】
無線機制御局５１０及び無線機５２０のそれぞれに含まれる処理部は、例えば、各機能を実現するための電子回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）な
どの特定用途向けの集積回路等を含むカードユニットである。
【００２４】
図２は、タイミング同期装置の構成例を示す図である。タイミング同期装置１は、ＤＰＤ（Digital Phase Detector）部１１，ＤＤＳ（Direct Digital Synthesis）部１２，時計カウンタ部１３，時刻位相比較部１４，制御値設定部１５，及びＧＰＳ受信部１６を有する。タイミング同期装置１は、例えば、無線基地局装置１００における無線制御局１１０内のＧＰＳ受信機５１５及びクロックタイミング部５１６に相当する。
【００２５】
タイミング同期装置１は、自装置内で生成されるクロック信号をＧＰＳ衛星から取得されるクロック信号に同期させるための処理を行う。さらに、タイミング同期装置１は、自装置内で保持される時刻と、ＧＰＳ衛星から取得される時刻とを同期させるための処理を行う。
【００２６】
タイミング同期装置１は、クローズドループとオープンループとの２つのモードを切り替えて動作する。
【００２７】
図３は、クローズドループで動作するタイミング同期装置の例を示す図である。クローズドループでは、ＤＤＳ部１２は、ＤＰＤ部１１からの入力のみを受け付ける。ＤＤＳ部１２から生成されたクロック信号がＤＰＤ部１１に入力されるので、ＤＰＤ部１１とＤＤＳ部１２とで閉じたループを形成する。ＧＰＳ衛星捕捉状態においては、タイミング同期装置１は、主にクローズドループで動作する。
【００２８】
図４は、オープンループで動作するタイミング同期装置の例を示す図である。オープンループでは、ＤＤＳ部１２は、ＤＰＤ部１１からの入力を切断し、制御値設定部１５からの入力を受け付ける。タイミング同期装置１は、主に、ＧＰＳ衛星未捕捉状態やＧＰＳ衛星からのクロック信号や１ＰＰＳ信号に同期するための処理を行う場合に、オープンループで動作する。
【００２９】
タイミング同期装置１のオープンループとクローズドループとの切替の詳細については、後述される。
【００３０】
（ＧＰＳ受信部）
ＧＰＳ受信部１６は、例えば、図１におけるＧＰＳ受信機５１５であり、ＧＰＳ衛星からのクロック信号及び時刻を示す時刻情報等を受信する。ＧＰＳ受信部１６は、ＧＰＳ衛星から受信されたクロック信号をカウントして、例えば、1秒の時間間隔を示すＰＰＳ信
号を生成する。
【００３１】
ＧＰＳ衛星から取得されるクロック信号は、以降、ＧＰＳクロック信号、又は、単にＧＰＳクロックと称される。ＧＰＳ衛星から取得される時刻情報は、以降、ＧＰＳ時刻情報と称される。ＧＰＳクロック信号は、ＤＰＤ部１１に出力される。ＰＰＳ信号とＧＰＳ時刻情報とは、時刻位相比較部１４に出力される。
【００３２】
ＧＰＳ受信部１６は、所定時間ＧＰＳ衛星からクロック信号及びＧＰＳ時刻情報の何れも受信しなかった場合には、ＧＰＳ未捕捉状態を判定し、ＧＰＳ未捕捉状態であることを時刻位相比較部１４に出力する。
【００３３】
ＧＰＳ受信部１６は、例えば、取得部に相当する。ＰＰＳ信号は、例えば、基準タイミング信号に相当する。ＧＰＳ時刻情報は、例えば、基準時刻情報に相当する。
【００３４】
（ＤＰＤ部）
ＤＰＤ部１１は、ＧＰＳクロック信号と、ＤＤＳ部１２によって生成されたクロック信号がフィードバックされた帰還クロック信号とを入力として得る。
【００３５】
ＤＰＤ部１１は、ＧＰＳクロック信号と帰還クロック信号とをそれぞれ８ｋＨｚに分周し、８ｋＨｚに分周された２つの入力の位相比較を行う回路である。ＧＰＳクロック信号は、例えば、１０ＭＨｚの周波数を有する。また、ＤＤＳ部１２によって生成されるクロック信号は、第１実施形態において、３．８４ＭＨｚから無線周波数精度（±０．０５ｐｐｍ）の範囲内の周波数を有すると想定される。ＤＰＤ部１１は、Ｐｈａｓｅ  Ｂｕｉｌｄ  Ｏｕｔ機能を有し、８ｋＨｚの分周の出力を調整し、８ｋＨｚに分周されたＧＰＳクロック信号と帰還クロック信号との位相差の最大値をＤＰＤ部１１の出力クロックの１周期分の範囲まで短縮する。
【００３６】
ＤＰＤ部１１は、位相比較の結果得られた、８ｋＨｚに分周されたＧＰＳクロック信号と生成クロック信号との位相差をＤＤＳ部１２に出力する。
【００３７】
（ＤＤＳ部）
ＤＤＳ部１２は、内部リファレンスクロックを生成する高精度発振器を備えている。高精度発振器には、例えば、ＯＣＸＯ（Oven Controlled Xtal Oscillator：温度制御型水
晶発振器）、ＴＣＸＯ（Temperature-Compensated crystal Oscillator：温度補償型水晶発振器）などの水晶発振器がある。
【００３８】
ＤＤＳ部１２は、制御値であるチューニングワード（ＤＤＳＴＷ）を用いて、内部リファレンスクロックから、装置内で用いられるクロック信号を生成する。ＤＤＳ部１２は、例えば、以下の式に基づいたクロック信号を生成する。
【００３９】
Ｆout＝（Ｆrefclk×ＤＤＳＴＷ）／２＾３２・・・（式１）
Ｆout：出力周波数（クロック周波数）
Ｆrefclk：内部リファレンスクロック周波数
ＤＤＳＴＷ：チューニングワード
第１実施形態では、基準クロック周波数は３．８４ＭＨｚであるとする。第１実施形態では、高精度発振器は、ＯＣＸＯであり、内部リファレンスクロック周波数Ｆrefclkは２０ＭＨｚであるとする。また、式１において、２の３２乗は、ＤＤＳ部１２が３２ビットの位相アキュームレータを具備することに由来する。
【００４０】
基準クロック周波数（３．８４ＭＨｚ）を出力するための、ＤＤＳＴＷ値は、式１より、（３．８４ＭＨｚ×２＾３２）÷２０ＭＨｚ＝８２４６３３７２０．８３２である。このＤＤＳＴＷ値を基準ＤＤＳＴＷ値とする。
【００４１】
また、内部リファレンスクロック周波数ＦrefclkはＯＣＸＯで作成され、ＯＣＸＯの精度に左右される。例えば、ＯＣＸＯの精度が±１００ｐｐｂ（Parts Per Billion）であ
る場合には、内部リファレンスクロック周波数Ｆrefclkは１９．９９９９９９〜２０．０００００１ＭＨｚの範囲を有する。
Ｆrefclk＝１９．９９９９９９の場合には、
ＤＤＳＴＷ＝(3.84×2^32)/19.999999=824633762.064
となる。
Ｆrefclk＝２０．０００００１の場合には、
ＤＤＳＴＷ＝(3.84×2^32)/20.000001=824633679.600
となる。このようにして、内部リファレンスクロック周波数の変動に応じてＤＤＳＴＷ値が変動することによって出力周波数（クロック周波数）の精度が基準クロック周波数±０．０５ｐｐｍに保たれる。
【００４２】
タイミング同期装置１はクローズドループで動作している場合には、ＤＤＳ部１２は、ＤＰＤ部１１からＧＰＳクロック信号と帰還クロック信号との位相差を入力として得る。ＤＤＳ部１２は、入力された位相差に対応するＤＤＳＴＷ値の変化量を取得し、ＤＤＳＴＷの現在値に加算する。ＤＤＳ部１２は、求められたＤＤＳＴＷ値を用いて、クロック信号を生成する。ＤＤＳ部１２は、ＧＰＳクロック信号と帰還クロック信号との位相差とＤＤＳＴＷ値の変化量との対応を、例えば、予め表や関数などで保持している。
【００４３】
タイミング同期装置１がオープンループで動作している場合には、ＤＤＳ部１２は、制御値設定部１５からＤＤＳＴＷ値を入力として得る。ＤＤＳ部１２は、入力されたＤＤＳＴＷ値を用いて、式１に従ってクロック信号を生成する。
【００４４】
また、ＧＰＳ未捕捉状態の場合には、タイミング同期装置１にＧＰＳクロックの入力がなく、タイミング同期装置１は自走することになる。自走の場合、タイミング同期装置１はオープンループで動作し、ＤＤＳ部１２は、自走時に使用するために予め設定されたＤＤＳＴＷ値を用いて、式１に従ってクロック信号を生成する。自走用のＤＤＳＴＷ値は、以降、ホールドオーバ値と称される。
【００４５】
ＤＤＳ部１２は、生成クロック信号を時計カウンタ部１３に出力する。また、ＤＤＳ部１２は、生成クロック信号を帰還クロック信号としてＤＰＤ部１１にフィードバックする。
【００４６】
以降、ＤＤＳ部１２によって生成された信号は、生成クロック信号、又は、単に生成クロックと称される。ＤＤＳ部１２は、クロック生成部に相当する。生成クロック信号は、内部クロック信号に相当する。
【００４７】
（時計カウンタ部）
時計カウンタ部１３は、ＤＤＳ部１２から生成クロック信号を入力として得る。時計カウンタ部１３は、ＤＤＳ部１２から入力される生成クロック信号をカウントしており、生成クロック信号のカウント数によって、例えば、１秒を計測する。時計カウンタ部１３は、１秒の時間間隔を示す１秒基準カウンタ信号を生成する。また、時計カウンタ部１３は、装置内で用いられる時刻を管理しており、１秒を計測する毎に現時刻に１秒加算して時刻を更新する。時計カウンタ部１３は、１秒基準カウンタ信号とともに、その時点の時刻を含む装置内時刻情報も生成する。時計カウンタ部１３は、１秒基準カウンタ信号とともに装置内時刻情報を時刻位相比較部１４に出力する。
【００４８】
時計カウンタ部１３は、時刻情報生成部に相当する。１秒基準カウンタ信号は、内部タイミング信号に相当する。装置内時刻情報は、内部時刻情報に相当する。
【００４９】
（時刻位相比較部）
時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ受信部１６からＰＰＳ信号とＧＰＳ時刻情報とを入力として得る。さらに、時刻位相比較部１４は、時計カウンタ部１３から１秒基準カウンタ信号と装置内時刻情報とを入力として得る。
【００５０】
例えば、ＰＰＳ信号及び１秒基準カウンタ信号が矩形波であるとすると、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との立ち上がりを比較することによって、位相差を求める。このとき、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ時刻情報と装置内時刻情報とを比較することによって、１秒基準カウンタ信号がＰＰＳ信号に対して進んでいるのか遅れているのかを検出する。
【００５１】
また、時刻位相比較部１４は、位相差を検出するための検出用クロック（図示せず）を具備しており、ＰＰＳ信号の立ち上がりと１秒基準カウンタ信号との立ち上がりとの間に存在する検出用クロックのサイクル数を計測することで、位相差値を求める。すなわち、位相差値は、検出用クロックのサイクル数で表わされる。
【００５２】
１秒基準カウンタ信号がＰＰＳ信号より進んでいる場合には、時刻位相比較部１４は、求められた位相差値を負の数として制御値設定部１５に出力する。
【００５３】
ＰＰＳ信号が１秒基準カウンタ信号より進んでいる場合には、時刻位相比較部１４は、求められた位相差値を正の数として制御値設定部１５に出力する。
【００５４】
また、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ受信部１６からＧＰＳ未捕捉状態が通知された場合には、ＧＰＳ未捕捉状態を制御値設定部１５に通知する。
【００５５】
図５Ａ及び図５Ｂは、ＰＰＳ信号とＧＰＳ時刻情報と、１秒基準カウンタ信号と装置内時刻情報と、の比較処理を説明するための図である。図５Ａ及び図５Ｂでは、一番上段に検出用クロックの波形が示される。検出用クロックは、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との立ち上がりタイミングの時間差を計測するためのクロックである。検出用クロックは時刻位相比較部１４に具備されている（図示せず）。検出用クロックは、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、１００ＭＨｚの周波数を有するものとする。
【００５６】
図５Ａ及び図５Ｂの２段目には、ＧＰＳ時刻情報に含まれる時刻が表示されている。図５Ａ及び図５Ｂの３段目には、ＰＰＳ信号の波形が示される。なお、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ受信部１６から、次のＰＰＳ信号の立ち上がりに刻まれる時刻を含んだＧＰＳ時刻情報をＰＰＳ信号に先立って受信しているので、そのＧＰＳ時刻情報を次のＰＰＳ信号に設定する。
【００５７】
図５Ａは、１秒基準カウンタ信号がＰＰＳ信号よりも進んでいる場合の、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との比較の例を示す図である。
【００５８】
図５Ａに示される例では、時刻位相比較部１４は、１秒基準カウンタ信号の方がＰＰＳ信号よりも早く時刻ｎになることを検出する。すなわち、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号に対して、１秒基準カウンタ信号が進んでいることを検出する。時刻位相比較部１４は、１秒基準カウンタ信号の立ち上がりからＰＰＳ信号の立ち上がりまでの時間を、例えば、１００ＭＨｚの検出用クロックのサイクル数をカウントして、位相差が５サイクル分あることを検出する。
【００５９】
したがって、図５Ａにおいては、１秒基準カウンタ信号がＰＰＳ信号よりも５サイクル分進んでいるので、時刻位相比較部１４は、制御値設定部１５に位相差値「−５」を通知する。
【００６０】
図５Ｂは、ＰＰＳ信号が１秒基準カウンタ信号よりも進んでいる場合の、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との比較の例を示す図である。
【００６１】
図５Ｂに示される例では、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号の方が１秒基準カウンタ信号よりも早く時刻ｎになることを検出する。すなわち、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号に対して、１秒基準カウンタ信号が遅れていることを検出する。また、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号の立ち上がりから１秒基準カウンタ信号の立ち上がりまでの時間が検出用クロックの６サイクル分であることを検出する。
【００６２】
従って、図５Ｂに示される例では、ＰＰＳ信号に対して１秒基準カウンタ信号が６サイクル分遅れているので、時刻位相比較部１４は、制御値設定部１５に位相差値「＋６」を通知する。
【００６３】
ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差が検出用クロックの１サイクル未満である場合には、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相があっていると見なす。以降、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相が合っていると見なされる状態、すなわち、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差が検出用クロックの１サイクル未満である状態は、「位相同期状態」と称される。また、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相が合っていると見なされない状態、すなわち、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差が検出用クロックの１サイクル以上である状態は、以降、「位相非同期状態」と称される。
【００６４】
また、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とが同期しているか否かを判定する処理を実行する。例えば、時刻位相比較部１４は、位相差値を図示されていないメモリに保持しており、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差値が前回（すなわち、１秒前）の位相差値と一致しているか否かによって、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とが同期しているか否かを判定する。
【００６５】
ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差値が前回と一致することは、１秒基準カウンタ信号によって示される１秒の時間間隔が変化していないことを示し、すなわち、クロック周波数が変化していないことを示す。クロック周波数が変化していないということは、ＤＤＳＴＷ値の変化がないことを示し、すなわち、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とが同期していることが示される。なお、位相差値は検出用クロックのサイクル数で示されるため、１サイクル未満の位相差の変化はないものとみなされる。例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示される例の場合には、１サイクルは１０ｎｓ（検出用クロックの周波数１００ＭＨｚ）であるので、±１０ｎｓ未満の位相差の変化はないものとみなされる。
【００６６】
したがって、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差値が前回と一致している場合には、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とが同期していることを判定する。また、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差値が前回と一致していない場合には、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とが同期していないことを判定する。
【００６７】
以降、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とが同期していると判定される状態は、周波数同期状態と称される。また、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とが同期していないと判定される状態は、周波数非同期状態と称される。時刻位相比較部１４は、検出部に相当する。
【００６８】
（時刻位相比較部の処理フロー）
図６は、時刻位相比較部１４の処理フローの例を示す図である。時刻位相比較部１４は、周波数同期フラグの初期値を０に設定する（ＯＰ１）。周波数同期フラグは、周波数同期状態になると１になり、ＧＰＳ未捕捉状態になると０に設定される。
【００６９】
時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ受信部１６から１秒周期でＰＰＳ信号を受信する。また、時刻位相比較部１４は、ＰＰＳ信号に先立って、該ＰＰＳ信号が示す時刻を含むＧＰＳ時刻情報を受信する。また、ＧＰＳ受信部１６がＧＰＳ衛星からの信号を受信できない場合には、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ受信部１６からＧＰＳ未捕捉状態の通知を受ける（ＯＰ２）。
【００７０】
時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ捕捉状態であるか否かを判定する（ＯＰ３）。ＧＰＳ受信部１６からＰＰＳ信号及びＧＰＳ時刻情報を受信している場合には、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ捕捉状態であることを判定する。ＧＰＳ受信部１６からＧＰＳ未捕捉状態の通知を受けている場合には、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ未捕捉状態であることを判定する。
【００７１】
ＧＰＳ未捕捉状態の場合には（ＯＰ３：Ｎｏ）、時刻位相比較部１４は、周波数同期フラグを０に設定する（ＯＰ４）。時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ未捕捉状態を制御値設定部１５に通知する（ＯＰ５）。その後、処理がＯＰ２に戻る。
【００７２】
ＧＰＳ捕捉状態の場合には（ＯＰ３：Ｙｅｓ）、時刻位相比較部１４は、周波数同期フラグが０であるか否かを判定する（ＯＰ６）。
【００７３】
周波数同期フラグが０である場合には（ＯＰ６：Ｙｅｓ）、時刻位相比較部１４は、周波数同期状態であるか否かを判定する（ＯＰ７）。時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ受信部１６から受信されたＰＰＳ信号とＧＰＳ時刻情報と、時刻カウンタ部１３から受信された１秒基準カウンタ信号と装置内時刻情報と、を比較する。時刻位相比較部１４は、得られた位相差値が前回の位相差値と一致するか否かによって、ＧＰＳクロックと生成クロックとが同期しているか否か、すなわち、周波数同期状態又は周波数非同期状態を判定する。
【００７４】
周波数非同期状態の場合には（ＯＰ７：Ｎｏ）、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ捕捉状態と周波数非同期状態とを制御値設定部１５に通知する（ＯＰ８）。その後、処理がＯＰ２に戻る。
周波数同期状態の場合には（ＯＰ７：Ｙｅｓ）、時刻位相比較部１４は、周波数同期フラグを１に設定する（ＯＰ９）。
【００７５】
周波数同期フラグが１の場合（ＯＰ６：Ｎｏ）、又は、周波数同期状態を判定して周波数同期フラグを１に設定した場合には（ＯＰ９）、時刻位相比較部１４は、位相差があるか否かを判定する（ＯＰ１０）。位相差値が±０である場合には、時刻位相比較部１４は、位相差がないと判定する。位相差値が±０でない場合には、時刻位相比較部１４は、位相差があると判定する。
【００７６】
位相差がない、すなわち、位相差値が「±０」である場合には（ＯＰ１０：Ｙｅｓ）、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ捕捉状態と周波数同期状態と位相同期状態とを制御値設定部１５に通知する（ＯＰ１１）。その後、処理がＯＰ２に戻る。
【００７７】
位相差がある場合には（ＯＰ１０：Ｎｏ）、時刻位相比較部１４は、ＧＰＳ捕捉状態，周波数同期状態，位相非同期状態，及び位相差値を制御値設定部１５に通知する（ＯＰ１２）。その後、処理がＯＰ２に戻る。
【００７８】
ＯＰ６において周波数同期フラグが１である場合には、周波数同期状態か否かの判定（ＯＰ７）がなされることなく、位相差の有無の判定（ＯＰ１０）の処理が移る。このことは、周波数同期フラグが１である場合には、時刻位相比較部１４は、一旦周波数同期状態になるとＧＰＳ未捕捉状態になるまでは、例え周波数非同期状態になったとしても周波数同期状態であると見なすことが示される。
【００７９】
（制御値設定部）
制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４からの通知内容に応じて、オープンループとクローズループとの切替を決定する。オープンループとクローズループとの切り替えの詳細については、後述される。
【００８０】
制御値設定部１５は、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差を小さくするための位相調整処理を行う。位相調整処理はオープンループにおいて実行される。位相調整処理の詳細は、以下のとおりである。
【００８１】
制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４から位相差値に応じて、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差が小さくなるようなＤＤＳＴＷ値を設定する。位相調整処理の際には、位相調整処理が開始される直前の周波数同期状態におけるＤＤＳＴＷ値である位相調整ＤＤＳＴＷ値が用いられる。
【００８２】
このとき、制御値設定部１５は、クロック周波数の変動幅が大きくならないようにするために、ＤＤＳＴＷ値を段階的に変化させる。
【００８３】
基準クロック周波数±０．０５ｐｐｍの範囲にクロック周波数を抑えるために、位相調整処理を通じて、位相調整処理直前のクロック周波数からの変動幅の最大値は、例えば、±２０ｐｐｂ（＝０．０２ｐｐｍ）に設定される。
【００８４】
式１より、Ｆrefclk＝２０ＭＨｚの場合に、ＤＤＳＴＷ値が１増減すると、Ｆoutは３
．８４ＭＨｚに対して、１．２１２７ｐｐｂ増減する。出力周波数Ｆoutが＋２０ｐｐｂ
変動するためには、ＤＤＳＴＷ値が２０÷１．２１２７≒＋１６．４９変動すればよい。制御値設定部１５は、位相調整処理の、位相調整ＤＤＳＴＷ値からの変化量の最大値は±１６とする。ただし、ＤＤＳＴＷ値が±１６も変化するとクロック周波数の変動幅が大きくなり、無線周波数精度の範囲を超えてしまう可能性があるため制御値設定部１５は、初回のＤＤＳＴＷ値の変化量は±８とする。ＤＤＳＴＷ値が±８変化すると、クロック周波数は約１０ｐｐｂ変化する。
【００８５】
クロック周波数が＋１ｐｐｂ変化した状態が１秒間続くと、１秒基準カウンタ信号の位相が１ｎｓ進む。また、クロック周波数が−１ｐｐｂ変化した状態が１秒間続くと、１秒基準カウンタ信号の位相が１ｎｓ遅れる。すなわち、ＤＤＳＴＷ値が＋８変化するとクロック周波数が約＋１０ｐｂｂに変化し、この状態が１秒間続くと、１秒基準カウンタ信号の位相が１０ｎｓ進むことになる。また、ＤＤＳＴＷ値が＋１６変化すると、クロック周波数が約＋２０ｐｐｂ変化し、この状態が１秒間続くと、１秒基準カウンタ信号の位相が２０ｎｓ進むことになる。
【００８６】
制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４から入力される位相差値に応じて求められたＤＤＳＴＷ値をＤＤＳ部１２に出力する。
【００８７】
また、制御値設定部１５は、ＰＰＳ信号と１秒基準信号との位相が合うと、すなわち、位相差がなくなったとみなされると、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値に戻す。ただし、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値に戻す場合にも、位相調整処理の初回と同じように、段階的に戻す。例えば、位相差が２サイクル、すなわち、２０ｎｓである場合には、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋８変化させた値に設定し、この状態を２秒続けたのちにＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値に戻す。このようにすることで、ＤＤＳＴＷ値を一度に±１６変化させないようにし、クロック周波数が無線周波数精度を超えて変動することを防ぐ。
【００８８】
例えば、図５Ａに示される例の場合、制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４から位相差値「−５」を通知される。図５Ａにおいて検出用クロックの周波数は１００ＭＨｚであり、１サイクルは１０ｎｓであるので、制御値設定部１５は、位相差値が「−５」であることから、１秒基準カウンタ信号がＰＰＳ信号よりも５０ｎｓ進んでいることを検知す
る。
【００８９】
制御値設定部１５は、初回の位相調整処理の際には、クロック周波数を約−１０ｐｐｂ変動させるために、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値に設定する。これによって、クロック周波数が約−１０ｐｐｂ変動し、１秒後には、１秒基準カウンタ信号の位相が約１０ｎｓ遅れる。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は約１０ｎｓ縮まり、４０ｎｓ（位相差値「−４」）になる。
【００９０】
次の位相調整処理の際には、位相差が４０ｎｓであり、２０ｎｓより大きい。制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−１６変化させた値に設定する。前回の位相調整処理時のＤＤＳＴＷ値は位相調整ＤＤＳＴＷ値−８であるので、前回のＤＤＳＴＷ値からの変化量は−８に抑えられる。ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−１６変化させた値に設定することによって、クロック周波数が約−２０ｐｐｂ変動し、１秒後には１秒基準カウンタ信号の位相が２０ｎｓ遅れる。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は約２０ｎｓ縮まり、２０ｎｓ（位相差値「−２」）になる。
【００９１】
さらに次の位相調整処理の際には、位相差が２０ｎｓであるので、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値に設定する。なお、仮にここで、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−１６変化させた値に設定した場合、１秒後に位相差が０になりＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値に戻す必要がある。しかし、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−１６変化させた値から位相調整ＤＤＳＴＷ値に戻すと、ＤＤＳＴＷ値を一度に−１６変化させることになってしまう。従って、位相差が２０ｎｓ（位相差値が±２）の場合には、ＤＤＳＴＷ値は位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値に設定される。
【００９２】
ＤＤＳＴＷ値が位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値に設定されることによって、クロック周波数がさらに約−１０ｐｐｂ変動し、１秒後には１秒基準カウンタ信号の位相が１０ｎｓ遅れる。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は約１０ｎｓ縮まり、約１０ｎｓ（位相差値「−１」）になる。
【００９３】
さらに次の位相調整処理の際には、位相差が１０ｎｓであるので、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値に設定する。これによって、クロック周波数がさらに約−１０ｐｐｂ変動し、１秒後には１秒基準カウンタ信号の位相が１０ｎｓ遅れる。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は約１０ｎｓ縮まり、位相差がないと見なされる（位相差値「±０」）。
【００９４】
位相差がなくなったので、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値に戻す。前回の位相調整処理時のＤＤＳＴＷ値は位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値であるので、前回のＤＤＳＴＷ値からの変化量は＋８に抑えられる。
【００９５】
すなわち、図５Ａに示される例の場合、制御値設定部１５は、１秒おきにＤＤＳＴＷ値を、位相調整ＤＤＳＴＷ値−８（位相変化１０ｎｓ）、位相調整ＤＤＳＴＷ値−１６（位相変化２０ｎｓ）、位相調整ＤＤＳＴＷ値−８（位相変化１０ｎｓ）、位相調整ＤＤＳＴＷ値−８（位相変化１０ｎｓ）、位相調整ＤＤＳＴＷ値と変化させる。これによって、４秒後には１秒基準カウンタ信号の位相が５０ｎｓ遅れ、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相が合う。
【００９６】
例えば、図５Ｂに示される例の場合、制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４から位相差値「＋６」を通知される。制御値設定部１５は、位相差値「＋６」から、１秒基準カウンタ信号がＰＰＳ信号よりも６０ｎｓ遅れていることを検知する。
【００９７】
制御値設定部１５は、初回の位相調整処理の際には、位相差にかかわらず、１秒基準カウンタ信号の位相を進めるために、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋８変化させた値に設定する。これによって、クロック周波数が約＋１０ｐｐｂ変動し、１秒後には、１秒基準カウンタ信号の位相が１０ｎｓ進む。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は５０ｎｓ（位相差値「＋５」）になる。
【００９８】
次の位相調整処理の際には、位相差が５０ｎｓであり、２０ｎｓより大きいので、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋１６変化させた値に設定する。これによって、クロック周波数が約＋２０ｐｐｂ変動し、１秒後には１秒基準カウンタ信号の位相が２０ｎｓ進む。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は３０ｎｓ（位相差値「＋３」）になる。
【００９９】
さらに次の位相調整処理の際には、位相差が３０ｎｓであり、２０ｎｓより大きいので、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋１６変化させた値に設定する。この場合、ＤＤＳＴＷ値は、前回と変わらない。これによって、クロック周波数がさらに約＋２０ｐｐｂ変動し、１秒後には１秒基準カウンタ信号の位相が２０ｎｓ進む。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は約１０ｎｓ（位相差値「＋１」）になる。
【０１００】
次の位相調整処理の際には、位相差が１０ｎｓであるので、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷを位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋８変化させた値に設定する。これによって、クロック周波数がさらに約＋１０ｐｐｂ変動し、１秒後には１秒基準カウンタ信号の位相が１０ｎｓ進む。また、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相差は約０ｎｓ（位相差値「０」）になる。
【０１０１】
すなわち、図５Ｂに示される例の場合、制御値設定部１５は、１秒おきにＤＤＳＴＷを位相調整ＤＤＳＴＷ値から、＋８（位相１０ｎｓ進む）、＋１６（位相２０ｎｓ進む）、＋１６（位相２０ｎｓ進む）、＋８（位相１０ｎｓ進む）と変化させる。これによって、１秒基準カウンタ信号の位相が６０ｎｓ進み、１秒基準カウンタ信号とＰＰＳ信号との位相が合う。
【０１０２】
図７は、図５Ｂにおいて、位相調整処理が開始される直前の周波数同期状態におけるＤＤＳＴＷ値が基準クロック周波数に対応した基準ＤＤＳＴＷ値である場合の、位相調整処理によるクロック周波数の変動を示す図である。この場合、位相調整ＤＤＳＴＷ値は基準ＤＤＳＴＷ値となる。αは１６、βは２０ｐｐｂである。制御値設定部１５は、調整部に相当する。
【０１０３】
また、制御値設定部１５は、位相差値の減り方の統計をとり、位相調整ＤＤＳＴＷ値を調整するための位相変化確認統計処理を行う。
【０１０４】
図５Ａ及び図５Ｂに示される例では、−５０ｎｓや＋６０ｎｓなどの小さい位相差であり、位相調整処理に４秒程度しかかからない。例えば、位相差値の通知に１６ビット用いる場合には、−３２７６７から＋３２７６７サイクルまで計測することができ、−３２７．６７から＋３２７．６７μｓの位相差まで検出可能である。ＤＤＳＴＷの最大の変動幅が±２０ｐｐｂである場合には、１秒間に１秒基準カウンタ信号の位相変化が±２０ｎｓである。したがって、位相差が３２７．６７μｓである場合には、３２７６７０÷２０≒１６，３８４秒≒４．５時間かかる。
【０１０５】
位相調整処理の実行中はオープンループとなり、ＧＰＳクロックの入力は切断される。
また、位相調整処理によってクロック周波数が変更されるので、ＧＰＳクロックとも同期しなくなる。位相差が−３２７．６７μｓもあるような場合、位相調整処理の実行時間が約４．５時間と長くなり、その間ＧＰＳクロックに同期していない状態が続く。この場合、ＤＤＳ部１２によって用いられるＯＣＸＯなど内部発振器の周波数が温度特性、経年変化により変化する可能性がある。内部発振器の周波数が温度特性や経年変化によって変化している場合、位相差ＤＤＳＴＷ値を一定の値を用いて位相調整処理を実行していると、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差の変化量にずれが生じる。制御値設定部１５は、この位相差の変化量のずれを補正するために位相変化確認統計処理を実行する。
【０１０６】
例えば、ＤＤＳＴＷ値を位相差ＤＤＳＴＷ値±２０ｐｐｂとして動作させている場合には、毎秒２０ｎｓずつＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相が近づいていくはずであるである。すなわち、１秒毎のＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差の変化量は２０ｎｓのはずである。しかし、内部リファレンスクロックの周波数が温度特性や経年変化等で変動している場合には、１秒毎のＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差の変化量が２０ｎｓよりも小さくなったり大きくなったりして変動する。
【０１０７】
そこで、制御値設定部１５は、毎秒のＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差値の変化量の平均値を求め、平均値に基づいて位相差調整ＤＤＳＴＷ値を調整することで位相差値の変化量のずれを補正する。位相変化確認統計処理の詳細については、後述される。
【０１０８】
また、制御値設定部１５は、クローズドループにおいて調整されたＤＤＳＴＷ値を読み取り、ＤＤＳＴＷの平均値を求めるためのＤＤＳＴＷ値平均処理を実行する。求められたＤＤＳＴＷの平均値は、位相調整ＤＤＳＴＷ値及びホールドオーバＤＤＳＴＷ値として設定される。ホールドオーバ値は、オープンループにおいて、自走する場合に用いられるＤＤＳＴＷの値である。ＤＤＳＴＷ値平均処理の詳細については、後述される。
【０１０９】
（制御値設定部の処理フロー）
図８Ａ及び図８Ｂは、制御値設定部１５の処理フローの例を示す図である。制御値設定部１５は、まず変数ｎの初期値を０に設定する（ＯＰ２１）。変数０は、位相調整処理の回数を計測するための変数である。
【０１１０】
制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４から通知を受ける（ＯＰ２２）。この通知内容に基づいて、処理の内容が決まる。
【０１１１】
制御値設定部１５は、ＧＰＳ捕捉状態か否かを判定する（ＯＰ２３）。時刻位相比較部１４からの通知内容にＧＰＳ捕捉状態の通知が含まれるか又はＧＰＳ未捕捉状態の通知が含まれるかにより判定される。
【０１１２】
ＧＰＳ未捕捉状態である場合には（ＯＰ２３：Ｎｏ）、制御値設定部１５はオープンループに設定し、自走するようにＤＤＳ部１２に指示を出す（ＯＰ２４）。オープンループで自走する旨の指示を受けるとＤＤＳ部１２は、自走用のＤＤＳＴＷ値であるホールドオーバＤＤＳＴＷ値を用いてクロックを生成する。その後、処理がＯＰ２２に戻る。
【０１１３】
ＧＰＳ捕捉状態である場合には（ＯＰ２３：Ｙｅｓ）、制御値設定部１５は、周波数同期状態であるか否かを判定する（ＯＰ２５）。制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４からの通知内容に周波数同期状態の通知又は周波数非同期状態の通知のどちらか一方が含まれていることによって、周波数同期状態か否を判定する。
【０１１４】
周波数非同期状態である場合（ＯＰ２５：Ｎｏ）、すなわち、時刻位相比較部１４から
の通知内容に周波数非同期状態の通知が含まれていた場合には、制御値設定部１５は、クローズドループに設定するようにＤＤＳ部１２に指示を出す（ＯＰ２６）。クローズドループの指示を受けると、ＤＤＳ部１２は、ＤＰＤ部１１からの入力の受付を開始し、ＧＰＳクロックと生成クロックとを同期させるための処理を行う。
【０１１５】
制御値設定部１５は、ＤＤＳ部１２に設定されているＤＤＳＴＷ値を読み取り、位相調整ＤＤＳＴＷ値として保持する（ＯＰ２７）。その後、処理がＯＰ２２に戻る。
【０１１６】
周波数同期状態である場合には（ＯＰ２５：Ｙｅｓ）、すなわち、時刻位相比較部１４からの通知内容に周波数同期状態の通知が含まれている場合には、制御値設定部１５は、位相同期状態か否かを判定する（ＯＰ２８）。制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４からの通知内容に位相同期状態の通知又は位相非同期状態の通知のどちらか一方が含まれていることによって、位相同期状態か否かを判定する。
【０１１７】
位相同期状態である場合には（ＯＰ２８：Ｙｅｓ）、すなわち、時刻位相比較部１４からの通知内容に位相同期状態の通知が含まれている場合には、クローズドループに設定するようにＤＤＳ部１２に指示を出す（ＯＰ３０）。制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値平均処理を行い（ＯＰ３１）、得られた平均値を位相調整ＤＤＳＴＷ値として保持する（ＯＰ３２）。その後、処理がＯＰ２２に戻る。ＤＤＳＴＷ値平均処理の詳細については、後述される。
【０１１８】
位相非同期状態である場合には（ＯＰ２８：Ｎｏ）、制御値設定部１５は、オープンループに設定するようにＤＤＳ部１２に指示を出す（ＯＰ４１）。制御値設定部１５は、位相変化確認統計処理を実行する（ＯＰ４２）。位相変化確認統計処理の詳細は、後述される。
【０１１９】
制御値設定部１５は、時刻位相比較部１４からの通知内容に含まれる位相差値が正の数であるか否かを判定する（ＯＰ４３）。
【０１２０】
位相差値が正の数である場合には（ＯＰ４３：Ｙｅｓ）、制御値設定部１５は、変数ｎが０であるか否か、及び、位相差が２サイクル以下か否かを判定する（ＯＰ４４）。変数ｎが０である場合には、初回の位相調整処理であることが示される。
【０１２１】
変数ｎが０である、又は、位相差が２サイクル以下の少なくともどちらか一方に合致する場合には（ＯＰ４４：Ｙｅｓ）、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋８（１６進数表記：＋０ｘ８）変化させた値に設定する（ＯＰ４５）。位相差値が正であることから、ＰＰＳ信号よりも１秒基準カウンタ信号が遅れていることが示され、ＤＤＳＴＷ値が位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋８変化させた値になることによって、１秒後の１秒基準カウンタ信号を約１０ｎｓ進めることができる。制御値設定部１５は、設定されたＤＤＳＴＷ値をＤＤＳ部１２に通知する。その後、処理がＯＰ５０に進む。
【０１２２】
変数ｎが０である、及び、位相差が２サイクル以下のどちらにも合致しない場合には（ＯＰ４４：Ｎｏ）、初回の位相調整処処理ではなく、且つ、位相差が２サイクルより大きいことが示される。制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋１６（１６進数表記：＋０ｘ１０）変化させた値に設定する（ＯＰ４６）。位相差値が正であることから、ＰＰＳ信号よりも１秒基準カウンタ信号が遅れていることが示され、ＤＤＳＴＷ値が位相調整ＤＤＳＴＷ値から＋１６変化させた値になることによって、１秒後の１秒基準カウンタ信号を約２０ｎｓ進めることができる。制御値設定部１５は、設定されたＤＤＳＴＷ値をＤＤＳ部１２に通知する。その後、処理がＯＰ５０に進む。
【０１２３】
位相差値が負の数である場合には（ＯＰ４３：Ｎｏ）、制御値設定部１５は、変数ｎが０であるか否か、及び、位相差が２サイクル以下か否かを判定する（ＯＰ４７）。変数ｎが０である場合には、初回の位相調整処理であることが示される。
【０１２４】
変数ｎが０である、又は、位相差が２サイクル以下の少なくともどちらか一方に合致する場合には（ＯＰ４７：Ｙｅｓ）、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８（１６進数表記：−０ｘ８）変化させた値に設定する（ＯＰ４８）。位相差値が負であることから、１ＰＰＳ信号よりも１秒基準カウンタ信号が進んでいることが示され、ＤＤＳＴＷ値が位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値になることによって、１秒後の１秒基準カウンタ信号を約１０ｎｓ遅くすることができる。制御値設定部１５は、設定されたＤＤＳＴＷ値をＤＤＳ部１２に通知する。その後、処理がＯＰ５０に進む。
【０１２５】
変数ｎが０である、及び、位相差が２サイクル以下のどちらにも合致しない場合には（ＯＰ４７：Ｎｏ）、制御値設定部１５は、ＤＤＳＴＷ値を位相調整ＤＤＳＴＷ値から−１６（１６進数表記：−０ｘ１０）変化させた値に設定する（ＯＰ４９）。位相差値が負であることから、ＰＰＳ信号よりも１秒基準カウンタ信号が進んでいることが示され、ＤＤＳＴＷ値が位相調整ＤＤＳＴＷ値から−１６変化させた値に設定されることによって、１秒後の１秒基準カウンタ信号を約２０ｎｓ遅らせることができる。制御値設定部１５は、設定されたＤＤＳＴＷ値をＤＤＳ部１２に通知する。その後、処理がＯＰ５０に進む。
【０１２６】
位相調整ＤＤＳＴＷ値をＤＤＳ部１２に通知すると、制御値設定部１５は、１秒後のＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差の予測値が１サイクル未満か否かを判定する（ＯＰ５０）。制御値設定部１５は、例えば、検出用クロックの周波数が１００ＭＨｚで１サイクルが１０ｎｓであり、ＤＤＳＴＷ値が位相調整ＤＤＳＴＷ値から−８変化させた値に設定した場合には、位相差値を−１だけ変化させた値を位相差の予測値とする。
【０１２７】
位相差の予測値が１サイクル未満の場合には（ＯＰ５０：Ｙｅｓ）、制御値設定部１５は、１秒後には位相差がなくなるものとみなし、位相調整処理の終了を決定する。制御値設定部１５は、変数ｎを０にしてリセットする（ＯＰ５１）。その後処理がＯＰ２２に戻る。
【０１２８】
位相差の予測値が１サイクル以上の場合には（ＯＰ５０：Ｎｏ）、１秒後も位相調整の必要があることが示される。制御値設定部１５は、変数ｎに１を加算して更新する（ＯＰ５２）。その後処理がＯＰ２２に戻る。
【０１２９】
図９は、制御値設定部１５が実行するＤＤＳＴＷ値平均処理のフローの例を示す図である。図９に示されるＤＤＳＴＷ値平均処理は、図８ＡのＯＰ３０において実行される処理である。
【０１３０】
制御値設定部１５は、クローズドループにおいて調整されたＤＤＳＴＷ値を読み取り、メモリ（図示せず）に蓄積する（ＯＰ６１）。
【０１３１】
制御値設定部１５は、蓄積された最大１時間分のＤＤＳＴＷ値の平均値を求める（ＯＰ６２）。求められた平均値は、ホールドオーバＤＤＳＴＷ値に設定され、自走設定になった場合に用いられる。その後、処理が図８ＡのＯＰ３１に進む。
【０１３２】
ホールドオーバＤＤＳＴＷ値として、クローズドループにおいて調整されたＤＤＳＴＷ値の平均値を用いることによって、ＤＤＳ部１２に具備される高精度発振器の周波数変動の影響を抑えることができ、より精度のよいＤＤＳＴＷ値を用いることができる。
【０１３３】
図１０は、制御値設定部１５が実行する位相変化確認統計処理のフローの例を示す図である。図１０に示される位相変化確認統計処理は、図８ＢのＯＰ４２において実行される処理である。
【０１３４】
制御値設定部１５は、ｎ回目の位相調整処理に用いられる位相差をメモリ（図示せず）に蓄積する（ＯＰ７１）。
【０１３５】
制御値設定部１５は、ｎ−１回目の位相差とｎ回目の位相差との変化量の最大過去５０回分の平均値を求める（ＯＰ７２）。
【０１３６】
制御値設定部１５は、求められた平均値が１．５サイクルと２．５サイクルの間にあるか否かを判定する（ＯＰ７３）。第１実施形態では、クロック周波数の最大変動幅を±２０ｐｐｂと設定しており、クロック周波数を最大変動幅±２０ｐｐｂ変動させるためのＤＤＳＴＷ値の最大変動幅は±１６である。また、ＤＤＳＴＷ値を±１６変化させた後の１秒後の１秒基準カウンタ信号の位相変化は約±２０ｎｓである。１秒間で１秒基準カウンタ信号の位相が約±２０ｎｓ変化するため、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相差も１秒間で約±２０ｎｓ変化する。２０ｎｓは、１００ＭＨｚの検出用クロックの２サイクルに相当する。制御値設定部１５は、過去の位相差の変化量の平均が２サイクルから±０．５サイクル離れることによって、ＤＤＳ部１２に具備される高精度発振器の温度変化や経年変化による周波数の変動を検知する。
【０１３７】
求められた平均値が１．５サイクルと２．５サイクルの間にある場合には（ＯＰ７３：Ｎｏ）、制御値設定部１５は、ＤＤＳ部１２に具備される高精度発振器の周波数に変動がないとみなす。その後、処理がＯＰ４３に進む。
【０１３８】
求められた平均値が１．５サイクル未満又は２．５サイクル以上である場合には（ＯＰ７３：Ｎｏ）、制御値設定部１５は、ＤＤＳ部１２に具備される高精度発振器の周波数（内部リファレンスクロック周波数）に変動があったとみなす。制御値設定部１５は、内部リファレンスクロック周波数の変動による位相差の変化量のずれを補正するために、位相調整ＤＤＳＴＷ値を＋４または−４変化させた値に更新する（ＯＰ７４）。位相調整ＤＤＳＴＷ値を±４変化させるのは、位相差の変化量を約±５ｎｓ変化させるためである。その後、処理がＯＰ４３に進む。
【０１３９】
＜＜第１実施形態の作用効果＞＞
図８Ａ及び図８Ｂより、ＧＰＳ未捕捉状態になった場合には（図８Ａ、ＯＰ２３：Ｎｏ）、タイミング同期装置１は、オープンループ設定で自走する（図８Ａ、ＯＰ２４）。
【０１４０】
ＧＰＳ未捕捉状態が続いた後、再びＧＰＳ捕捉状態になると（図８Ａ、ＯＰ２３：Ｙｅｓ）、ＧＰＳクロック信号と生成クロック信号とを同期させるため、タイミング同期装置１は、クローズドループ設定で動作する（図８Ａ、ＯＰ２６）。
【０１４１】
クローズドループで動作することによって、周波数同期状態になると（図８Ａ、ＯＰ２５：Ｙｅs）、タイミング同期装置１は、ＰＰＳ信号と１秒基準カウンタ信号との位相を
合わせるために、オープンループに設定し、位相調整処理を行う（図８Ｂ，ＯＰ４１−ＯＰ５２）。
【０１４２】
位相調整処理によって、位相同期状態になると（図８Ａ、ＯＰ２８：Ｙｅｓ）、タイミング同期装置１は、再びクローズドループを設定する（図８Ａ、ＯＰ２９）。
【０１４３】
タイミング同期装置１は、位相調整処理の際に、ＧＰＳ時刻情報と装置内時刻情報とを比較して、ＰＰＳ信号に対して１秒基準カウンタ信号が進んでいるのか、遅れているのかを判定する。これによって、より正確にＰＰＳ信号と1秒基準カウンタ信号とを同期させ
ることができる。ＰＰＳ信号と１秒基準タイミング信号とが同期することによって時刻位相も同期するので、例えば、ＬＴＥの１０ｍｓの無線フレーム位相とフレーム単位のＳＦＮ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｒａｍｅ  Ｎｕｍｂｅｒ）とを基地局間で合わせることができる。
【０１４４】
また、タイミング同期装置１は、クロック周波数の変動幅が±２０ｐｐｂに抑えられるようなＤＤＳＴＷ値を設定する。これによって、ＧＰＳ未捕捉状態が続き、再びＧＰＳ捕捉状態になった場合に、クロック周波数の無線周波数精度を守れなくなるような変動を防ぐことができる。また、無線フレームの位相飛びが生じて、タイミング同期装置１が属する無線システムに影響を与えることを防ぐことができる。
【０１４５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態のタイミング同期装置は、第１実施形態で説明されたタイミング同期装置を二重化したものである。第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明は省略される。
【０１４６】
二重化した場合、ＧＰＳ未捕捉状態における自走や、ＧＰＳ未捕捉状態からＧＰＳ捕捉状態に戻った際のＧＰＳ衛星からのクロックおよび時刻に同期する処理などにおいて、周波数変動がある。このため、運用系、待機系のそれぞれで生成されるクロックが異なり、位相が合わない場合がある。また、運用系、待機系の切替によって、位相差及び周波数差の影響などによって、無線周波数精度が規格外となる場合がある。
【０１４７】
第２実施形態のタイミング同期装置１Ｂでは、待機系のクロックは、ＧＰＳクロックに同期するのではなく運用系の生成クロックに同期することによって、運用系と待機系とのクロックの位相差を抑圧することができる。
【０１４８】
図１１は、第２実施形態のタイミング同期装置の構成例を示す図である。タイミング同期装置１Ｂは、Ｎ系クロック部１０と、Ｅ系クロック部２０と、ＧＰＳ受信部１６とを備える。図１１に示される例では、Ｎ系クロック部１０の入力及び出力は実線で示される。Ｅ系クロック部２０の入力及び出力は破線で示される。
【０１４９】
Ｎ系クロック部１０、Ｅ系クロック部２０ともに、ＤＰＤ部１１１，２１１，ＤＤＳ部１１２，２１２，時計カウンタ部１１３，２１３，時刻位相比較部１１４，２１４，制御値設定部１１５，２１５，及び、切替部１１７Ａ，１１７Ｂ，２１７Ａ，２１７Ｂを含む。
【０１５０】
切替部１１７Ａ，１１７Ｂ，２１７Ａ，２１７Ｂは、運用系（ＡＣＴ）と待機系（ＳＴＢＹ）との切替指示受けて、入力を切り替える。なお、図１１に示される例においては、運用系と待機系との切替の指示を行う処理部は図示されない。また、運用系と待機系との切替は、例えば、所定の周期で行われたり、タイミング同期装置１Ｂを備える無線基地局装置内の障害の発生を検知することによって行われる。
【０１５１】
Ｎ系クロック部１０の切替部１１７Ａは、運用系として動作する場合には、ＧＰＳクロック信号の入力を採用して、ＧＰＳクロック信号をＤＰＤ部１１１に出力する。切替部１１７Ａは、待機系として動作する場合には、Ｅ系クロック生成部２０の生成クロックの入力を採用して、ＤＰＤ部１１１に出力する。
【０１５２】
Ｎ系クロック部１０の切替部１１７Ｂは、運用系として動作する場合には、ＤＤＳ部１
１２の生成クロック信号の入力を採用して、マスタクロックとして時計カウンタ部１１３に出力する。切替部１１７Ｂは、待機系として動作する場合には、Ｅ系クロック部２０のＤＤＳ部２１２の生成クロックの入力を採用して、時計カウンタ部１１３に出力する。
【０１５３】
Ｅ系クロック部２０の切替部２１７Ａは、運用系として動作する場合には、ＧＰＳクロック信号の入力を採用して、ＧＰＳクロック信号をＤＰＤ部２１１に出力する。切替部２１７Ａは、待機系として動作する場合には、Ｎ系クロック生成部１０の生成クロックの入力を採用して、ＤＰＤ部２１１に出力する。
【０１５４】
Ｅ系クロック部２０の切替部２１７Ｂは、運用系として動作する場合には、ＤＤＳ部２１２の生成クロックの入力を採用して、マスタクロックとして時計カウンタ部２１３に出力する。切替部２１７Ｂは、待機系として動作する場合には、Ｎ系クロック部１０のＤＤＳ部１１２の生成クロックの入力を採用して、時計カウンタ部２１３に出力する。
【０１５５】
時計カウンタ部１１３によって生成される１秒基準カウンタ信号と装置内時刻情報とは、時刻位相比較部１１４に加え、Ｅ系クロック部２０の時計カウンタ部２１３にも出力される。同様に、時計カウンタ部２１３によって生成される１秒基準カウンタ信号と装置内時刻情報とは、時刻位相比較部２１４に加え、Ｎ系クロック部１０の時計カウンタ部１１３にも出力される。
【０１５６】
待機系として動作する場合、時計カウンタ部１１３、２１３は、運用系のクロック部から入力された１秒基準カウンタ信号と装置内時刻情報とを時刻位相比較部１１４，２１４に出力する。この場合、時刻位相比較部１１４，２１４は、運用系のクロック部の１秒基準カウンタ信号と装置内時刻情報と、ＰＰＳ信号とＧＰＳ時刻情報と、を比較して位相差値を得る。
【０１５７】
タイミング同期装置１Ｂは、待機系として動作する場合には、ＧＰＳクロックを無視して運用系のクロック部の生成クロックを入力として採用する。また、位相調整処理中でも、待機系として動作する場合には、運用系のクロック部の生成クロックを入力として採用し、運用系のクロック部から入力される１秒基準カウンタ信号をＰＰＳ信号に同期させることによって、運用系の生成クロックに追従する。これによって、運用系のクロック部の状態がいかなる場合でも、待機系は運用系に追従した動作となり、いつ切り替えられても周波数変動を最小限に抑えて切り替えが可能となる。
【符号の説明】
【０１５８】
１，１Ｂ    タイミング同期装置
１１，１１１，２１１    ＤＰＤ部
１２，１１２，２１２    ＤＤＳ部
１３，１１３，２１３    時計カウンタ部
１４，１１４，２１４    時刻位相比較部
１５，１１５，２１５    制御値設定部
１６  ＧＰＳ受信部
１７，１１７Ａ，１１７Ｂ，２１７Ａ，２１７Ｂ    切替部
１０  Ｎ系クロック部
２０  Ｅ系クロック部
【図１】
0005556412.tif 000002
【図２】
0005556412.tif 000003
【図３】
0005556412.tif 000004
【図４】
0005556412.tif 000005
【図５Ａ】
0005556412.tif 000006
【図５Ｂ】
0005556412.tif 000007
【図６】
0005556412.tif 000008
【図７】
0005556412.tif 000009
【図８Ａ】
0005556412.tif 000010
【図８Ｂ】
0005556412.tif 000011
【図９】
0005556412.tif 000012
【図１０】
0005556412.tif 000013
【図１１】
0005556412.tif 000014